Alan kuralı

Transonik alan kuralı olarak da adlandırılan Whitcomb alan kuralı, bir uçağın transonik ve süpersonik hızlarda, özellikle Mach 0.75 ve 1.2 arasında sürüklenmesini azaltmak için kullanılan bir tasarım tekniğidir.

Mach 0.75 ve 1.2 arası hızlar modern ticari ve askeri sabit kanatlı uçakların en önemli çalışma hızı aralıklarından biridir; ayrıca transonik hızlanma, savaş uçakları için önemli bir performans ölçütü olarak kabul edilir ve mutlaka transonik sürüklemeye bağlıdır.

Açıklama
Yüksek ses altı uçuş hızlarında hava akışının yerel hızı, akışın uçak gövdesi ve kanatları çevresinde hızlandığı bölgelerde ses hızına ulaşabilir. Bu durumun meydana gelme hızı uçaktan uçağa değişir ve kritik Mach sayısı olarak bilinir. Ses hızında akış gerçekleşen noktalarında oluşan şok dalgaları, dalga sürüklemesi adı verilen sürtünmede ani bir artışa neden olabilir. Bu şok dalgalarının sayısını ve gücünü azaltmak için, aerodinamik şeklin kesit alanı mümkün olduğunca yumuşak şekilde değişmelidir.

Alan kuralı, aynı boylamasına kesit alanı dağılımına sahip iki uçağın, alanın yanal olarak nasıl dağıldığından (örneğin gövdede veya kanatta) bağımsız olarak aynı dalga sürüklemesine sahip olduğunu söylemektedir. Ayrıca güçlü şok dalgalarının oluşumunu önlemek için bu toplam alan dağılımı düzgün olmalıdır. Sonuç olarak, uçağın kanatların olduğu yerde gövdenin daraltılacağı veya "belinin inceleceği", böylece toplam alan çok fazla değişmeyeceği şekilde dikkatle tasarlanmalıdır. Bir balon kanopinin ve belki de kuyruk yüzeylerinin bulunduğu yerde benzer ancak daha az belirgin gövde inceltmesi kullanılır.

Alan kuralı ses hızını aşan hızlarda da geçerlidir, ancak bu durumda gövde düzenlemesi tasarım hızı için Mach hattına göre yapılır. Örneğin, Mach 1.3'te uçağın gövdesinden oluşan Mach konisinin açısının yaklaşık μ = arcsin (1 / M) = 50.3 ° (μ Mach konisinin açısı veya sadece Mach açısı, M Mach sayısı) olacaktır. Bu durumda "mükemmel şekil" arkaya doğru meyillidir; bu nedenle, yüksek hızlı seyir için tasarlanmış uçakların genellikle kanatları arkaya doğrudur. Böyle bir tasarımın klasik bir örneği Concorde'tur. Transonik alan kuralı uygulanırken, kesiti tanımlayan düzlemin Mach açısı μ'de uzunlamasına ekseni karşılaması koşulu artık M = 1 tarafından verilen 90 ° dışında μ için benzersiz bir düzlem öngörmemektedir. Doğru prosedür, kesişen düzlemin olası tüm yönelimlerini ortalamaktır.

Sears – Haack gövdesi
İlgili bir diğer kavram, belirli bir uzunluk ve belirli bir hacim için minimum dalga sürüklemesine izin veren Sears – Haack gövdesi şeklidir. Bununla birlikte, Sears-Haack gövdesi şekli, düşük türbülanslı süpersonik akışları yöneten Prandtl – Glauert denkleminden başlayarak türetilir. Ancak bu denklem alan kuralının uygulandığı transonik akışlar için geçerli değildir. Bu nedenle, Sears – Haack gövde şekli pürüzsüz olmasına rağmen, alan kuralına göre uygun dalga sürükleme özelliklerine sahip olsa da, teorik olarak optimum değildir.

Fotoğraflar
Kaynakça
Kaynakça
Dış bağlantılar
Alan kuralı açıklandı , Havacılık ve Uzay Ağı.
Whitcomb Area Rule ve Küchemann Havuçları , Havacılık ve Uzay Ağı .
DGLR belgesi
Alman patent arama sistemi - 21 Mart 1944'te dosyalanan Patent DE 932410'a bakın.
2004: Aşırı kullanım sürtünmeyi artırsa da NASA'nın yerde duyduğu patlamayı azalttı
Aşırı bir örnek için Resim 4'e bakınız: kanat öncesi gövde , PBS.
Whitcomb Area Kuralı: NACA Aerodinamik Araştırma ve Yenilik , Tarih Nasa.
, Whitcomb, Richard T, NACA Raporu 1273, 1956.
Çağdaş raporlama ve alan kuralının açıklanması , Flight global arşivleri